中云车辆

源码路径: modules/canbus_vehicle/zhongyun/

概述

中云(Zhongyun)车辆是 Apollo 自动驾驶平台支持的一种特种车辆类型，通过 CAN 总线协议实现底盘控制与状态反馈。该模块采用标准的 Apollo 车辆适配架构，由工厂类、控制器和消息管理器三个核心组件组成，负责制动、转向、驱动扭矩、挡位和驻车等底盘子系统的指令下发与状态上报。

CAN 通信分为控制报文(发送)和反馈报文(接收)两组，共 9 条报文定义，分别对应不同的底盘控制域。

核心类

ZhongyunController

继承自 VehicleController<Zhongyun>，是中云车辆的底盘控制器核心实现。负责将上层控制命令转化为具体的 CAN 协议指令，同时维护驾驶模式状态机和安全看门狗线程。

class ZhongyunController final
    : public VehicleController<::apollo::canbus::Zhongyun> {
 public:
  ErrorCode Init(const VehicleParameter& params,
                 CanSender<Zhongyun>* can_sender,
                 MessageManager<Zhongyun>* message_manager);
  bool Start() override;
  void Stop() override;
  Chassis chassis() override;

 private:
  void Emergency() override;
  ErrorCode EnableAutoMode() override;
  ErrorCode DisableAutoMode() override;
  ErrorCode EnableSteeringOnlyMode() override;
  ErrorCode EnableSpeedOnlyMode() override;
  void Gear(Chassis::GearPosition state) override;
  void Brake(double acceleration) override;
  void Throttle(double throttle) override;
  void Steer(double angle) override;
  void Steer(double angle, double angle_spd) override;
  void SetEpbBreak(const control::ControlCommand& command) override;
  // ...
};

关键成员变量：

• brake_control_a4_ — 制动控制报文指针
• gear_control_a1_ — 挡位控制报文指针
• parking_control_a5_ — 驻车控制报文指针
• steering_control_a2_ — 转向控制报文指针
• torque_control_a3_ — 驱动扭矩控制报文指针
• chassis_ — 底盘状态缓存
• thread_ — 安全看门狗线程

ZhongyunMessageManager

继承自 MessageManager<Zhongyun>，负责注册和管理所有 CAN 报文的收发映射关系。构造函数中通过模板方法将 5 条控制报文注册为发送端，4 条反馈报文注册为接收端。

class ZhongyunMessageManager
    : public MessageManager<::apollo::canbus::Zhongyun> {
 public:
  ZhongyunMessageManager();
  virtual ~ZhongyunMessageManager();
};

ZhongyunVehicleFactory

继承自 AbstractVehicleFactory，是中云车辆的工厂入口，通过 CYBER_REGISTER_VEHICLEFACTORY 宏注册到 Cyber RT 框架。负责创建和管理 CAN 客户端、收发器、控制器和消息管理器的完整生命周期。

class ZhongyunVehicleFactory : public AbstractVehicleFactory {
 public:
  bool Init(const CanbusConf* canbus_conf) override;
  bool Start() override;
  void Stop() override;
  void UpdateCommand(const control::ControlCommand* control_command) override;
  void UpdateCommand(const external_command::ChassisCommand* chassis_command) override;
  Chassis publish_chassis() override;
  void PublishChassisDetail() override;

 private:
  std::unique_ptr<VehicleController<Zhongyun>> CreateVehicleController();
  std::unique_ptr<MessageManager<Zhongyun>> CreateMessageManager();
};

核心函数

控制器初始化与生命周期

函数	说明
ZhongyunController::Init	从 MessageManager 获取 5 条控制报文对象，注册到 CanSender，初始化车辆参数
ZhongyunController::Start	启动安全看门狗线程 SecurityDogThreadFunc
ZhongyunController::Stop	等待看门狗线程退出，释放资源

驾驶模式切换

函数	说明
EnableAutoMode	设置全部 5 个子系统(转向、挡位、驱动、制动、驻车)为自动控制，调用 CheckResponse 验证后进入 COMPLETE_AUTO_DRIVE
DisableAutoMode	重置所有协议报文，切换为 COMPLETE_MANUAL
EnableSteeringOnlyMode	仅将转向子系统设为自动，其余保持手动
EnableSpeedOnlyMode	仅将挡位、驱动、制动、驻车设为自动，转向保持手动
Emergency	切换为 EMERGENCY_MODE，重置所有协议报文

底盘控制指令

函数	范围	说明
Brake(double)	0.00 ~ 99.99 %	设置制动扭矩百分比
Throttle(double)	0.00 ~ 99.99 %	设置驱动扭矩百分比
Gear(GearPosition)	P/N/D/R	设置目标挡位
Steer(double)	-99.99 ~ 99.99 %	设置转向角度，内部转换为实际角度值
Steer(double, double)	角度 + 角速度	设置转向角度(中云暂不支持角速度参数)
SetEpbBreak	触发/释放	控制电子驻车制动
Acceleration	-7.0 ~ 5.0 m/s^2	预留接口，当前未实现

状态反馈与安全监控

函数	说明
chassis	从 MessageManager 读取全部反馈报文，组装 Chassis protobuf，包含车速、挡位、转向角、制动扭矩、错误码和 engage_advice
SecurityDogThreadFunc	以 50ms 周期运行，检查横向(转向)和纵向(速度)控制响应，连续 10 次失败或底盘报错时进入紧急模式
CheckResponse	轮询 enable_state_feedback_c3 报文，验证 EPS/VCU/ESP 在线状态，超时 20 次(每次 20ms)返回失败
CheckChassisError	读取 error_state_e1 报文，检查转向、驱动、制动、挡位、驻车 5 个域的错误标志

配置

中云车辆模块依赖以下配置和 Proto 定义：

• 车辆参数：通过 VehicleParameter protobuf 配置，包含 driving_mode、max_steer_angle 等参数
• CAN 总线配置：通过 CanbusConf protobuf 配置，指定 CAN 卡参数和收发日志开关
• Proto 定义：modules/canbus_vehicle/zhongyun/proto/zhongyun.pb.h，定义 Zhongyun 顶层消息及其子消息

CAN 报文表

控制报文(发送方向)：

报文类	ID	域	关键字段
Brakecontrola4	0xA4	制动	brake_torque (0~100%), brake_enable_control
Gearcontrola1	0xA1	挡位	gear_state_target (P/N/D/R), gear_enable_control
Parkingcontrola5	0xA5	驻车	parking_target (触发/释放), parking_enable_control
Steeringcontrola2	0xA2	转向	steering_target (角度), steering_enable_control
Torquecontrola3	0xA3	驱动	driven_torque (0~100%), driven_enable_control

反馈报文(接收方向)：

报文类	ID	域	关键字段
Vehiclestatefeedbackc1	0xC1	车辆状态1	speed (kph), steering_actual (deg), gear_state_actual, parking_actual
Enablestatefeedbackc3	0xC3	使能状态	steering_enable_state, gear_enable_actual, driven_enable_state, brake_enable_state
Vehiclestatefeedback2c4	0xC4	车辆状态2	motor_speed, driven_torque_feedback
Errorstatee1	0xE1	错误状态	steering_error_code, driven_error_code, brake_error_code, gear_error_msg, parking_error_code

调用关系

ZhongyunVehicleFactory (工厂入口)
├── Init()
│   ├── 创建 CanClient → CanReceiver + CanSender
│   ├── 创建 ZhongyunMessageManager
│   │   ├── 注册 5 条控制报文 (A1~A5)
│   │   └── 注册 4 条反馈报文 (C1, C3, C4, E1)
│   └── 创建 ZhongyunController
│       └── Init(): 从 MessageManager 获取控制报文指针，注册到 CanSender
├── Start()
│   ├── CanClient::Start()
│   ├── CanReceiver::Start() → 接收 CAN 帧 → MessageManager::Parse → Protobuf
│   ├── CanSender::Start() → 周期发送控制报文
│   └── ZhongyunController::Start() → 启动 SecurityDogThreadFunc
├── UpdateCommand(ControlCommand)
│   ├── ZhongyunController::Update()
│   │   ├── EnableAutoMode / Gear / Brake / Steer / ...
│   │   └── 设置报文字段值
│   └── CanSender::Update() → 将报文数据写入 CAN 总线
├── publish_chassis()
│   └── ZhongyunController::chassis() → 读取反馈报文 → 组装 Chassis protobuf
└── Stop()
    ├── CanSender::Stop()
    ├── CanReceiver::Stop()
    ├── CanClient::Stop()
    └── ZhongyunController::Stop() → 等待安全线程退出

安全看门狗 (SecurityDogThreadFunc, 50ms 周期)
├── 检查横向控制: CheckResponse(STEER_UNIT_FLAG)
├── 检查纵向控制: CheckResponse(SPEED_UNIT_FLAG)
├── 检查底盘错误: CheckChassisError() → 读取 Errorstatee1
└── 异常时 → Emergency() → ResetProtocol() + 通知 CanSender

贡献者

Steven Moder

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